PDF《现实版钢铁侠战衣是啥样子》

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30 2015 .

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20 星期一 编辑/于海霞 组版/侯波 现实版钢铁侠战衣是啥样子 中国单兵外骨骼系统首次曝光, 能举起50公斤重物 近日, 首届中国军民融合技术装备博览 会开幕, 中国国产单兵外骨骼首次正式曝光. 这种单兵装备有多神奇? 中国单兵外骨骼和 国外相比, 处在什么样的水平? 本文结合公开 材料, 力争给您满意的答案. 单兵外骨骼 是什么 外骨骼(全称动力外骨骼或动力服)由骨 骼模样的框架组成, 是可以让人穿上的机器. 这个装备通过外置发动机、 电池或者液压系 统为人体提供额外能量供四肢运动, 以增强 穿戴者的力量和耐久力. 外骨骼一开始就与军事用途有着紧密联 系. 军方研制外骨骼不但希望能增加士兵在 艰苦地形和战场的持续作战能力, 而且还希 望外骨骼能够有更大的负重能力, 带动士兵 的外部防护装甲. 因此军用单兵外骨骼的发 展重点是具有防护性能的动力装甲. 大家熟 知的 钢铁侠 , 实际上就是军事专家梦寐以 求的动力装甲. 当然现在的技术距此还有相 当遥远的距离. 除军事用途外, 外骨骼还应用 于医疗方面, 主要是帮助一些伤残人士获得 行动能力, 也被称为步行复原机器人. 中国单兵外骨骼能地面匍匐 这次在博览会上出现的由兵器集团202所 研制的国产单兵外骨骼, 被认为是这种系统国 内的首次正式曝光. 不过在2013年8月的一份 《解放军报》 中, 报道了南京军区南京总医院博 士后工作站也在研究一种单兵外骨骼系统, 并 且还发布了照片. 鉴于202所外骨骼项目的立 项是在2013年4月, 因此估计国内这种新兴项 目的研制时间在2012年至2013年左右. 从照片的对比来看, 202所依托兵器集团 研发实力, 其外骨骼在系统完成度上明显要 略胜一筹. 南京军区研制的外骨骼系统, 试验 的色彩非常浓厚, 一些部件导线外露、 外挂情 况很多. 而202所研制的外骨骼系统完成度较 高, 已经基本超越了原理样机和工程样机的 阶段. 202所的外骨骼系统能够做出一些诸如 地面匍匐等较为复杂的动作, 在安装上前向 搬运辅助装置后, 还能举起50公斤重物. 钢铁侠战衣被评论为 机械设计 水平变态、 材料变态、 控制系统变态、 能量更是变态 . 而这几个方面, 恰恰 也是外骨骼系统研制的主要难点. 首先看材料 早期的外骨骼是 用钢和铝金属制作, 造成系统自重过 大, 使外骨骼的动力在驱动人体之外 还要克服自重. 因此现在的研制都在 降低自重, 多使用复合材料、 钛合金 等轻质材料来让能量效率更高. 其次是动作装置 正是这一部 分让士兵获得更大力量. 以前, 液压 动力筒因其动力输出较大、 动作执 行准确获青睐, 但其缺点是重量过 大, 而且液压装置有可能泄漏. 现在 动作装置 研发的重点转向小型或 微型的永磁伺服马达. 这种伺服马 达能够组装成微小的组件来实现大 力矩和高响应度的运动. 第三是关节的灵活度 这涉及 外骨骼能够完成更多的战术动作, 例如匍匐、 跳跃等. 这些动作对于人 体关节来说轻而易举, 但对于模仿 人体关节的外骨骼来说就难度较大 了. 尤其是人体肩关节、 胯关节、 脊 柱等部位, 都是外骨骼模仿的难点. 目前主流的外骨骼都是沿着人体的 肩部、 胯部和膝盖, 设置外部球形接 头, 然后通过平行的连接杆实现连 接. 但在运动时, 这些外部的人造关 节和连接杆往往与人体的贴合度发 生错位. 现有的外骨骼系统虽然不 干扰步行, 但对使用者的弯腰仍有 较大影响. 第四是控制系统 良好的外骨 骼系统应该有一套精密的计算机人 工智能控制系统, 来控制外骨骼对 人体的动作进行响应. 如果响应速 度过慢, 动作效率低;